Magma e lava
Il Magma è un fuso silicatico amorfo, caratterizzato dalla presenza di strutture di silicati, strutture tetraedriche SiO4 e AlO45-, immerse in un brodo di cationi; fuso che quando fuoriesce sulla superficie terrestre prende il nome di lava.
Le strutture che una lava può produrre nel corso del processo di solidificazione sono strettamente connesse al chimismo del magma da cui essa deriva.
É noto che la principale, e più semplice, classificazione dei magmi, è una classificazione fondata sul contenuto in silice; magmi con alti contenuti in silice vengono denominati magmi acidi, mentre, magmi con bassi contenuti in silice vengono detti magmi basici.
Ad una differente composizione del magma (acida o basica) corrisponderanno caratteristiche fisiche, quali temperatura e viscosità, differenti, e quindi necessariamente stili eruttivi e morfologie dei prodotti eruttati (lave) differenti.
Una delle caratteristiche fondamentali di un magma prima e di una lava poi, è la viscosità, ovvero la misura della resistenza di un liquido allo scorrimento.
La possibilità che una lava riesca a percorrere lunghe distanze o a formare determinate strutture è funzione, infatti, della viscosità. Pertanto, visto il ruolo fondamentale svolto da tale parametro mi sembra opportuno chiarire quali siano i fattori che influenzano la viscosità di un magma.
Viscosità dei magmi
La viscosità di un magma, ovvero la tendenza del magma ad opporsi allo scorrimento, è funzione di: composizione chimica, temperatura e presenza di fluidi:
Composizione: la presenza di massicce quantità di silice e alluminio rende il magma estremamente viscoso.
Silice ed alluminio, infatti, sono elementi detti network former per la loro capacità di organizzarsi con l’ossigeno, e formare strutture tetraedriche. Abbondanza di Si ed Al, dunque significa abbondanza di tetraedri SiO4 e AlO45- nel fluido, tetraedri, che pur essendo collegati tra di loro, nella fase fluida, in maniera molto casuale, conferiscono al fuso una certa organizzazione interna che si oppone allo scorrimento.
Cationi quali K, Na, Fe, Mn, Ti, Mg, tendono, invece, a distruggere le strutture tetraedriche SiO4 e AlO45- , e per tale ragione prendono il nome di network modifiers o modificatori di struttura, e sono responsabili di una diminuzione di viscosità del magma.
Presenza di CO2: la CO2 è l’unico fluido che favorisce la formazione di tetraedri di SiO4 e AlO45-
Presenza di acqua: l’acqua tende a distruggere i tetraedri che SiO4 e AlO45- costituiscono con l’ossigeno, per formare con essi ossidrili silicati, cioè strutture che ostacolano meno lo scorrimento del fluido.
Temperatura: inversamente proporzionale alla viscosità; temperature elevate tendono infatti a distruggere i tetraedri di SiO4 e AlO45-
È inoltre noto il fatto che i magmi basici sono caratterizzati da temperature di fusione ben maggiori, variabili da circa 1200 a 1500 gradi centigradi, rispetto ai magmi acidi, caratterizzati al contrario da temperature di fusione che si aggirano intorno agli 800 gradi centigradi.
| Basalto in eruzione |
103-105 |
| Andesite in eruzione | 105-107 |
| Dacite in eruzione |
1011 |
| Basalto a 1200 gradi | 102-103 |
| Andesite a 1200 gradi |
104-105 |
| Rhyolite 1200 gradi | 106-107 |
| Granito a 800gradi anidro | da 1012 |
Tab 1: relazioni tra viscosità e temperatura di un magma, le viscosità sono espresse in Poises.
Viscosità ed eruzioni
In seguito a quanto detto nel paragrafo precedente, appare evidente il fatto che magmi caratterizzati da viscosità diverse, non possano produrre, venendo a giorno e solidificando strutture simili.
I magmi acidi, infatti, per la loro viscostà molto elevate e per le temperature più basse, più raramente danno luogo a vere e proprie eruzioni, tendono al contrario a solidificare al di sotto della superficie terrestre generando le rocce intrusive, o in caso di eruzioni a formare strutture duomiformi di estensioni ridotte a causa della limitata mobilità.
Al contrario i magmi basici, più fluidi e mobili, riescono più facilmente a dare luogo ad eruzioni tipo colate ed a produrre strutture caratteristiche tra cui ricordiamo le lave Pahoehoe e le lave aa.
Fig 1: tipica lava a corda del Vesuvio.
Fonte: Esplora i vulcani italiani, sito di UniRoma Tre a cura di R. Scandone e L. Giacomelli)
Le lave a corda appartengono alle famiglia della lave pahoehoe, e devono il loro nome all’aspetto, a corda appunto, che le caratterizza.
Le corde sono una serie regolari di corrugamenti, alti pochi cm, il cui asse maggiore è perpendicolare alla direzione del movimento del flusso.
Fig 2: Altro esempio di colata di lava a corda. Notare come il flusso sia perpendicolare all’asse maggiore delle corde,la lava fluisce verso il margine in basso a sinistra dell’immagine.
Figura 3: Lave pahoehoe a corde. La lava fluida scorre al di sotto di una sottile crosta ancora plastica che si raggrinza formando la classica lava a corda.
La lava più calda, meno viscosa, si muove più rapidamente della lava superficiale, estremamente viscosa e quasi solida: tale differenza di velocità produce delle deformazioni nella lava più superficiale.
Con il procedere del movimento, la colata di lava tende a raffreddarsi, la viscosità tende ad aumentare e le lave a corda lasciano il posto a strutture di lava note come AA caratterizzate da superfici frammentate e spinose.
Figura 4: lava aa.
Figura 5: lava aa dell’Etna.
Fonte: Esplora i vulcani italiani, sito di UniRoma Tre a cura di R. Scandone e L. Giacomelli)
Figura 6: evoluzioni da lave Pahoehoe e lave aa.
Fonte: Esplora i vulcani italiani, sito di UniRoma Tre a cura di R. Scandone e L. Giacomelli)
Figura 7: lava a lastroni, altro tipo di lava.
Conclusioni